Полымя: будова, апісанне, схема, тэмпература

У працэсе гарэння ўтворыцца полымя, будова якога абумоўлена якія рэагуюць рэчывамі. Яго структура падзелена на вобласці ў залежнасці ад тэмпературных паказчыкаў.

вызначэнне

Полымем называюць газы ў распаленым выглядзе, у якіх прысутнічаюць складнікі плазмы або рэчывы ў цвёрдай дысперснай форме. У іх ажыццяўляюцца пераўтварэнні фізічнага і хімічнага тыпу, якія суправаджаюцца свячэннем, вылучэннем цеплавой энергіі і разаграваннем.

Наяўнасць жа ў газападобнай асяроддзі іённых і радыкальных часцінак характарызуе яго электрычную праводнасць і асаблівую паводзіны ў электрамагнітным поле.

Што такое языкі полымя

Звычайна так завуць працэсы, звязаныя з гарэннем. У параўнанні з паветрам, газавая шчыльнасць менш, але высокія тэмпературныя паказчыкі абумоўліваюць ўзняцце газу. Так і ўтвараюцца языкі полымя, якія бываюць доўгімі і кароткімі. Часта адбываецца і плаўны пераход адных формаў у іншыя.

Полымя: будова і структура

Для вызначэння знешняга выгляду апісванага з'явы досыць запаліць газавую гарэлку. Якое з'явілася несветящееся полымя нельга назваць аднастайным. Візуальна можна вылучыць тры яго асноўныя вобласці. Дарэчы, вывучэнне будовы полымя паказвае, што розныя рэчывы гараць з адукацыяй рознага тыпу паходні.

Пры гарэнні сумесі з газу і паветра спачатку адбываецца фарміраванне кароткага паходні, колер якога мае блакітныя і фіялетавыя адценні. У ім праглядаецца ядро - зялёна-блакітнае, якое нагадвае конус. Разгледзім гэтае полымя. Будынак яго падзяляецца на тры зоны:

1. Вылучаюць падрыхтоўчую вобласць, у якой адбываецца награванне сумесі з газу і паветра пры выхадзе з адтуліны гарэлкі.
2. За ёй ідзе зона, у якой адбываецца гарэнне. Яна займае верхавіну конусу.
3. Калі маецца недахоп паветранага патоку, газ згарае не цалкам. Вылучаецца вугляроду двухвалентным аксід і вадародныя рэшткі. Іх догорание працякае ў трэцяй вобласці, дзе ёсць кіслародны доступ.

Зараз асобна разгледзім розныя працэсы гарэння.

гарэнне свечкі

Гарэнне свечкі падобна гарэнню запалкі або запальніцы. А будынак полымя свечкі нагадвае распалены газавы паток, які выцягваецца ўверх за кошт выштурхваецца сіл. Працэс пачынаецца з награвання кнота, за якім варта выпарэнне парафіна.

Самую ніжнюю зону, якая знаходзіцца ўнутры і прылеглую да ніткі, называюць першай вобласцю. Яна валодае невялікім свячэннем сіняга колеру з-за вялікай колькасці паліва, але малога аб'ёму кіслароднай сумесі. Тут ажыццяўляецца працэс няпоўнага згарання рэчываў з вылучэннем угарнага газу, які ў далейшым акісляецца.

Першую зону акружае святлівая другая абалонка, якая характарызуе будынак полымя свечкі. У яе паступае большы кіслародны аб'ём, што абумоўлівае працяг акісляльнай рэакцыі з удзелам паліўных малекул. Тэмпературныя паказчыкі тут будуць вышэй, чым у цёмнай зоне, але недастатковыя для канчатковага разлажэння. Менавіта ў першых двух абласцях пры моцным награванні кропелек несгоревшего паліва і вугальных часцінак з'яўляецца свеціцца эфект.

Другая зона акружаная слабозаметной абалонкай з высокімі тэмпературнымі значэннямі. У яе заходзіць шмат кіслародных малекул, што спрыяе поўнага догоранию паліўных часцінак. Пасля акіслення рэчываў, у трэцяй зоне свеціцца эфект не назіраецца.

схематычны малюнак

Для нагляднасці прадстаўляем вашай увазе малюнак гарэння свечкі. Схема полымя ўключае:

1. Першую або цёмную вобласць.
2. Другую сьветлую зону.
3. Трэцюю празрыстую абалонку.

Нітка свечкі не падвяргаецца гарэнню, а толькі адбываецца асмальванне загнутага канца.

гарэнне спіртоўкі

Для хімічных эксперыментаў часта выкарыстоўваюць невялікія рэзервуары са спіртам. Іх называюць спіртоўкі. Кнот гарэлкі прамакаецца залітым праз адтуліну вадкім палівам. Гэтаму спрыяе ціск капілярнае. Пры дасягненні свабоднай верхавіны кнота, спірт пачынае выпарацца. У парападобным стане ён падпальваецца і гарыць пры тэмпературы не больш за 900 ° C.

Полымя спіртоўкі мае звычайную форму, яно практычна бясколернае, з невялікім адценнем блакітнага. Яго зоны не так выразна бачныя, як у свечкі.

У спіртавы гарэлкі, названай у гонар вучонага Бартэль, пачатак агню размяшчаецца над напальнае сеткай гарэлкі. Такое заглыбленне полымя прыводзіць да памяншэння ўнутранага цёмнага конусу, а з адтуліны выходзіць сярэдні ўчастак, які лічыцца самым гарачым.

каляровая характарыстыка

Выпраменьвання розных кветак полымя, выклікаецца электроннымі пераходамі. Іх яшчэ называюць цеплавымі. Так, у выніку гарэння вуглевадароднай кампанента ў паветранай асяроддзі, сіняе полымя абумоўлена вылучэннем злучэння HC. А пры выпраменьванні часцінак CC, факел афарбоўваецца ў памяранцава-чырвоны колер.

Цяжка разгледзець будова полымя, хімія якога ўключае злучэння вады, вуглякіслага і чаднага газу, сувязь OH. Яго мовы практычна бясколерным, так як вышэйпаказаныя часцінкі пры гарэнні вылучаюць выпраменьвання ультрафіялетавага і інфрачырвонага спектру.

Афарбоўка полымя ўзаемазлучаная з тэмпературнымі паказчыкамі, з наяўнасцю ў ім іённых часціц, якія адносяцца да пэўнага эмісійным або аптычнай спектру. Так, гарэнне некаторых элементаў прыводзіць да змены колеру агню ў гарэлцы. Адрозненні ў афарбоўванні паходні звязаныя з размяшчэннем элементаў у розных групах сістэмы перыядычным.

Агонь на наяўнасць выпраменьванняў, якія адносяцца да відаць спектру, вывучаюць спектраскапіі. Пры гэтым было ўстаноўлена, што простыя рэчывы з агульнай падгрупы аказваюць і падобнае афарбоўванне полымя. Для нагляднасці выкарыстоўваюць гарэнне натрыю ў якасці тэсту на дадзены метал. Пры унясенні яго ў полымя, мовы становяцца ярка-жоўтымі. На падставе каляровых характарыстык вылучаюць натрыевую лінію ў эмісійным спектры.

Для шчолачных металаў характэрна ўласцівасць хуткага ўзбуджэння светлавога выпраменьвання атомарных часціц. Пры унясенні труднолетучих злучэнняў такіх элементаў у агонь гарэлкі Бунзена адбываецца яго афарбоўванне.

Спектраскапічныя даследаванне паказвае характэрныя лініі ў вобласці, бачнай для вока чалавека. Шпаркасць ўзбуджэння светлавога выпраменьвання і простае спектральнае будынак цесна ўзаемазвязаны з высокай электроположительной характарыстыкай дадзеных металаў.

характарыстыка

У аснове класіфікацыі полымя ляжаць наступныя характарыстыкі:

• стан агрэгатны згараюць злучэнняў. Яны бываюць газападобнай, аэродисперсной, цвёрдай і вадкай формы;
• тып выпраменьвання, якое можа быць бясколерным, які свеціцца і афарбаваным;
• размеркавальная хуткасць. Існуе хуткае і павольнае распаўсюджванне;
• вышыня полымя. Будынак можа быць кароткім і доўгім;
• характар перамяшчэння рэагуюць сумесяў. Вылучаюць пульсавалае, ламінарным, турбулентнае перасоўванне;
• візуальнае ўспрыманне. Рэчывы гараць з вылучэннем сажу струменіўшага, каляровага або празрыстага полымя;
• тэмпературны паказчык. Полымя можа быць нізкатэмпературным, халодным і высокатэмпературным.
• стан фазы паліва - акісляецца рэагент.

Узгаранне адбываецца ў выніку дыфузіі або пры папярэднім мяшанні актыўных кампанентаў.

Акісляльная і аднаўленчая вобласць

Працэс акіслення працякае ў слабозаметной зоне. Яна самая гарачая і размяшчаецца уверсе. У ёй паліўныя часціцы падвяргаюцца поўнага згарання. А наяўнасць у кіслароднага лішку і гаручага недахопу прыводзіць да інтэнсіўнага працэсу акіслення. Гэтай асаблівасцю варта карыстацца пры награванні прадметаў над гарэлкай. Менавіта таму рэчыва апускаюць у верхнюю частку полымя. Такое гарэнне працякае нашмат хутчэй.

Аднаўленчыя рэакцыі праходзяць у цэнтральнай і ніжняй частцы полымя. Тут утрымліваецца вялікі запас гаручых рэчываў і малая колькасць O ₂ малекул, якія ажыццяўляюць гарэнне. Пры унясенні ў гэтыя галіны кіслародзмяшчальных злучэнняў ажыццяўляецца адшчапленнем O элемента.

У якасці прыкладу аднаўленчага полымя выкарыстоўваюць працэс расшчаплення жалеза двухвалентнага сульфату. Пры трапленні FeSO ₄ у цэнтральную частку паходні гарэлкі, адбываецца спачатку яго награванне, а затым разлажэнне на аксід трохвалентнага жалеза, ангідрыд і двухвокіс серы. У дадзенай рэакцыі назіраецца аднаўленне S з зарадам ад +6 да +4.

зварачнае полымя

Дадзены выгляд агню утвараецца ў выніку згарання сумесі з газу або пара вадкасці з кіслародам чыстага паветра.

Прыкладам служыць фарміраванне полымя кіслароднае-ацэтыленавага. У ім вылучаюць:

• зону ядра;
• сярэднюю вобласць аднаўлення;
• факельнай крайнюю зону.

Так гараць многія газакіслародная сумесі. Адрозненні ў суадносінах ацэтылену і акісляльніка прыводзяць да рознага тыпу полымя. Яно можа быць нармальнага, науглероживающего (ацетиленистого) і акісляльнага будынкі.

Тэарэтычна працэс няпоўнага згарання ацэтылену ў чыстым кіслародзе можна ахарактарызаваць наступным раўнаннем: HCCH + O ₂ → H ₂ + CO + CO (для рэакцыі неабходная адна моль O _2).

Атрыманы ж малекулярны вадарод і угарны газ рэагуюць з паветраным кіслародам. Канчатковымі прадуктамі з'яўляецца вада і аксід четырехвалентного вугляроду. Раўнанне выглядае так: CO + CO + H ₂ + 1½O ₂ → CO ₂ + CO ₂ + H ₂ O. Для гэтай рэакцыі неабходна 1,5 молячы кіслароду. Пры сумаванні O ₂ атрымліваецца, што 2,5 моль затрачваецца на 1 моль HCCH. А так як на практыцы цяжка знайсці ідэальна чысты кісларод (часта ён мае невялікае забруджванне прымешкамі), то суадносіны O ₂ да HCCH будзе 1,10 да 1,20.

Калі значэнне прапорцыі кіслароду да ацэтыленам менш 1,10, узнікае науглероживающее полымя. Будынак яго мае павялічанае ядро, абрысы яго становяцца расплывістымі. З такога агню вылучаецца курава, з прычыны недахопу кіслародных малекул.

Калі ж суадносіны газаў больш 1,20, то атрымліваецца акісляльнае полымя з кіслародным лішкам. Лішнія яго малекулы руйнуюць атамы жалеза і іншыя кампаненты сталёвы гарэлкі. У такім полымя ядзерная частка становіцца кароткай і мае завастрэння.

тэмпературныя паказчыкі

Кожная зона агню свечкі або гарэлкі мае свае значэння, абумоўленыя паступленнем кіслародным малекул. Тэмпература адкрытага полымя ў розных яго частках вагаецца ад 300 ° C да 1600 ° C.

Прыкладам служыць полымя дыфузійнае і ламінарным, якое ўтворана трыма абалонкамі. Конус яго складаецца з цёмнага ўчастка з тэмпературай да 360 ° C і недахопам акісляецца рэчыва. Над ім размяшчаецца зона святлення. Яе тэмпературны паказчык вагаецца ад 550 да 850 ° C, што спрыяе раскладанню тэрмічнага гаручай сумесі і яе гарэнню.

Знешняя вобласць ледзь прыкметная. У ёй тэмпература полымя даходзіць да 1560 ° C, што абумоўлена прыроднымі характарыстыкамі паліўных малекул і хуткасцю паступлення акісляецца рэчыва. Тут гарэнне найбольш энергічнае.

Рэчывы запальваюцца пры розных тэмпературных умовах. Так, металічны магній гарыць толькі пры 2210 ° С. Для шматлікіх цвёрдых рэчываў тэмпература полымя каля 350 ° С. Ўзгаранне запалак і газы магчыма пры 800 ° С, тады як драўніны - ад 850 ° С да 950 ° С.

Цыгарэта гарыць полымем, тэмпература якога вар'іруецца ад 690 да 790 ° С, а ў прапан-бутановой сумесі - ад 790 ° С да 1960 ° С. Бензін запальваецца пры 1350 ° С. Полымя гарэння спірту мае тэмпературу не больш за 900 ° С.